方波驱动--实验文档

1、电路设计： OP反向放大电路2倍放大一性能指标： 最小输入电压： 峰峰值大于50mv 输入频率：1KHZ 输出电压：05V 电路特性：滞回比较器二方案论证： 本实验要求输入一个大于50mv，1khz的正弦波，输出电压05的方波信号。之前我做过一个用运放做成正负极性对称的方波发生电路，然而本实验要求输出一个单极性方波信号，所以对于普通双电源供电的运放而言，输出会是一个双极性方波，所以不采用此方案。这里我们选用比较器做成矩形波发生电路，用比较器设计的电路开环增益更高，输入失调电压更小，共模输入电压范围更大，压摆率较高(使比较器响应速度更快) 且比较器为集电极开路输出，容易输出TTL电平。另外运放当

2、比较器时输出不稳定，不一定能满足后级逻辑电路的要求。 常用的比较器有：LM324、LM358、uA741、TL081234、OP07、OP27，而专业比较器有lm339、lm311和lm393，它们切换速度快，延迟时间小。且LM311电压比较器设计运行在更宽的电源电压：从标准的15V运算放大器到单5V电源用于逻辑集成电路。其输出兼容RTL,DTL和TTL以MOS电路。Lm311可以驱动继电器，开关电压高达50V，电流高达50mA。三. 系统硬件电路设计 确定电路图常用的比较器电路有单限比较器，窗口比较器和滞回比较器,由于滞回比较器电路设计比较简单,且稳定性比较好,因此电路设计采用滞回比较器;

3、多数比较器输出极为集电级开路结构,所以需要上拉电阻,需要在输出端与正电源间接一个上拉电阻,电路结构如下 LM311芯片手册 引脚图 基本特性具体参数. 电路设计用LM311比较器做成的滞回比较器,正极(+)输入端接输入信号,负极(-)输入通过R2/R1分压得到一个比较信号；通过两个输入信号的压值比较得到一个高低电平信号；LM311比较器输出极为集电级开路结构,需要在输出端和电源正极间接一个上拉电阻；由电路图可知，门限电压 ,-1-1阈值电压,-1-3由题意可知，输入电压的最小幅值为25mv,为使输入一个25mv的信号也会有方波信号输出，则 ，也即-1-3若取R1=100，由1-1和1-3公式可

4、推出 R200k-1-4这里我们取R2=1M；上拉电阻R3的确定：上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。上拉电阻的阻值会影响逻辑电平转换上升/下降沿的速度。上拉电阻阻值过高会使上升速度减慢即响应速度降低。因此上拉电阻的取值要适当以下是上拉电阻的作用原理：四系统调试和分析电路仿真上图为仿真的电路图,通过该图,可以实现电压峰峰值为在50mv,频率特性为 1khz的正弦交流信号输入，输出一个峰峰值为5V的高低电平，如下为具体的仿真结果：下图是输入幅值为50mv,频率为1khz的交流信号下图为仿真出来的输出波形（输入为绿色，输出为黄色），由图可观察到输入波形经过比较器，会脉冲产生一个

5、5V的方波信号方波信号实物电路图及结果分析 上图是在信号源输入一个正弦信号，频率为1khz的正弦信号，输入的电压幅值为25mv,250mv,500mv，得到的输出信号幅值（4.84V）和波形基本不变遇到的问题及解决方案问题一、上拉电阻取不同值时，对输出波形影响很大，如果阻值偏差大些，会出现幅值偏大或偏小，或者会产生震荡，为什么？上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。1、上拉电阻的阻值会影响逻辑电平转换上升/下降沿的速度。上拉电阻阻值过高会使上升速度减慢即响应速度降低2、上拉电阻可以驱动电路输出高低电平，提高输出电压的幅值。上拉电阻越小，驱动能力越强，但功耗越大；节约功耗及芯片

6、的灌电流能力考虑应当足够大，从电阻大，电流小3、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。所以选取上拉电阻阻值要适宜。通过实验可以得到，若取R1=100，R2=1M时，R3=18khz时，输出波形效果最好。问题二、为什么用同级别的比较器比运放做成的比较器电路转换速率大很多？运放输入输出级采用推挽输出，可以接成负反馈电路通过,内部有相位补偿电路，使运放的转换速率减慢。而比较器不能使用负反馈,虽然比较器也有同相和反相两个输入端,但因为其内部没有相位补偿电路, 不需要反馈，直接比较两个输入端的量，如果同相输入大于反相，则输出高电平，否则输出低电平如果输入负反馈,电路不能稳定工作,内部无相位补偿电路.这也是比较器比运放速度快的原因。而比较器则十实验总结与提高 通过这次做单极性比较器电路，我对变